❤重难点12 与圆相关的6种模型(四点共圆、圆幂定理、垂径定理、定弦定角、定角定高、阿基米德折弦定理)(原卷版).docx
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1、重难点突破12 与圆有关的6种模型(四点共圆、圆幂定理、垂径定理、定弦定角、定角定高、阿基米德折弦定理)目 录题型01 四点共圆题型02 圆幂定理题型03 垂径定理题型04 定弦定角题型05 定角定高模型(探照灯模型)题型06 阿基米德折弦定理题型01 四点共圆1. 四点共圆的判定判定方法图形证明过程若四个点到一个定点的距离相等,则这四个点共圆(圆的定义).适用范围:题目出现共端点,等线段时,可利用圆的定义构造辅助圆. 到定点的距离等于定长的点都在同一个圆上(圆的定义)若一个四边形的一组对角互补,则这个四边形的四个点共圆.反证法若一个四边形的外角等于它的内对角,则这个四边形的四个点共圆.反证法
2、同侧共边三角形且公共边所对角相等的四个顶点共圆.反证法共斜边的两个直角三角形的四个顶点共圆.适用范围:双直角三角形共斜边模型.连接AO、OD根据直角三角形斜边的中线等于斜边的一半可得AO=BO=CO=DO 点A、B、C、D四点共圆在O中,若弦AB、CD相交于点P,且APDP=BPCP,则A,B,C,D四点共圆(相交弦定理的逆定理)在APB和CPD中APDP=BPCP 3=4APBCPD 1=2则A、B、C、D四点共圆在O中,若AB、CD两线段延长后相交于点P,且APBP=DPCP,则A,B,C,D四点共圆(割线定理)在APC和DPB中APBP=CPDP P=P APCDPB 1=3 而2+3=
3、180 1+2=180则A、B、C、D四点共圆若四边形两组对边乘积的和等于对角线的乘积,则四边形的四个顶点共圆(托勒密定理的逆定理).【扩展】托勒密定理:圆的内接凸四边形两对对边乘积的和等于两条对角线的乘积.证明:过点C作CP交BD于P,使1=2,又3=4,ACDBCP.ACBC=ADBP,则ACBP=ADBC .1=2 1+ACP=2+ACP 则ACB=DCP 而5=6ACBDCP.ACCD=ABDP,则ACDP=ABCD .+得 AC(BP+DP)=ABCD+ADBC.即ACBD=ABCD+ADBC 2. 四点共圆的性质1)共圆的四个点所连成同侧共底的两个三角形的顶角相等(如下图1,BAC
4、=BDC);2)圆内接四边形的对角互补(如下图2,1=2);3) 圆内接四边形的外角等于内对角(如下图3,1=3). 1(2020山东东营东营市实验中学校考三模)如图放置的两个正方形,大正方形ABCD边长为a,小正方形CEFG边长为b(ab),M在BC边上,且BMb,连接AM,MF,MF交CG于点P,将ABM绕点A旋转至ADN,将MEF绕点F旋转至NGF给出以下五个结论:ANDMPC;CP=b-b2a;ABMNGF;S四边形AMFN=a2+b2;A,M,P,D四点共圆其中正确的个数是()A2B3C4D52(2023浙江宁波校考一模)如图,RtABC中,AB=AC=122,RtADE中,AD=A
5、E=62,直线BD与CE交于P,当EAD绕点A任意旋转的过程中,P到直线AB距离的最大值是 3(2019浙江嘉兴统考二模)如图,四边形ABCD中,ABCBCD90,AB1,AEAD,交BC于点E,EA平分BED(1)CD的长是 ;(2)当点F是AC中点时,四边形ABCD的周长是 4(2021上山东烟台九年级统考期中)如图,平面直角坐标系中,点A、B坐标分别为(3,0)、(0,4),点C是x轴正半轴上一点,连接BC过点A垂直于AB的直线与过点C垂直于BC的直线交于点D,连接BD,则sinBDC的值是 5(2023下湖北武汉九年级校考阶段练习)问题提出如图1,点E为等腰ABC内一点,AB=AC,B
6、AC=,将AE绕着点A逆时针旋转得到AD,求证:ABEACD尝试应用如图2,点D为等腰RtABC外一点,AB=AC,BDCD,过点A的直线分别交DB的延长线和CD的延长线于点N,M,求证:SABN+SACM=12ANAM问题拓展如图3,ABC中,AB=AC,点D,E分别在边AC,BC上,BDA=BEA=60,AE,BD交于点H若CE=a,AH=b,直接写出BE的长度(用含a,b的式子)6(2022上江苏盐城九年级校考期中)如图,以点P-1,0为圆心的圆,交x轴于B、C两点(B在C的左侧),交y轴于A、D两点(A在D的下方),AD=2,将ABC绕点P旋转180,得到MCB(1)求B、C两点的坐标
7、;(2)请在图中画出线段MB、MC,并判断四边形ACMB的形状(不必证明),求出点M的坐标;(3)动直线l从与BM重合的位置开始绕点B顺时针旋转,到与BC重合时停止,设直线l与CM交点为E,点Q为BE的中点,过点E作EGBC于G,连接MQ、QG请问在旋转过程中MQG的大小是否变化?若不变,求出MQG的度数;若变化,请说明理由7(2022辽宁葫芦岛统考一模)射线AB与直线CD交于点E,AED60,点F在直线CD上运动,连接AF,线段AF绕点A顺时针旋转60得到AG,连接FG,EG,过点G作GHAB于点H(1)如图1,点F和点G都在射线AB的同侧时,EG与GH的数量关系是_;(2)如图2,点F和点
8、G在射线AB的两侧时,线段EF,AE,GH之间有怎么样的数量关系?并证明你的结论;(3)若点F和点G都在射线AB的同侧,AE=1,EF=2,请直接写出HG的长8(2021福建校联考二模)如图,四边形ABCD内接于O,对角线ACBD,垂足为E,CFAB于点F,直线CF与直线BD于点G(1)若点G在O内,如图1,求证:G和D关于直线AC对称;(2)连接AG,若AG=BC,且AG与O相切,如图2,求ABC的度数9(2021上上海徐汇九年级统考期中)如图,已知RtABC和RtCDE,ACB=CDE=90,CAB=CED,AC=8,BC=6,点D在边AB上,射线CE交射线BA于点F(1)如图,当点F在边
9、AB上时,联结AE求证:AEBC;若EF=12CF,求BD的长;(2)设直线AE与直线CD交于点P,若PCE为等腰三角形,求BF的长10(2022河南安阳统考一模)阅读下列材料,并完成相应的任务西姆松定理是一个平面几何定理,其表述为:过三角形外接圆上异于三角形顶点的任意一点作三边或其延长线的垂线,则三垂足共线(此线常称为西姆松线)某数学兴趣小组的同学们尝试证明该定理如图(1),已知ABC内接于O,点P在O上(不与点A,B,C重合),过点P分别作AB,BC,AC的垂线,垂足分别为点D,E,F求证:点D,E,F在同一条直线上如下是他们的证明过程(不完整):如图(1),连接PB,PC,DE,EF,取
10、PC的中点Q,连接QE,QF,则EQ=FQ=12PC=PQ=CQ,(依据1)点E,F,P,C四点共圆,FCP+FEP=180(依据2)又ACP+ABP=180,FEP=ABP同上可得点B,D,P,E四点共圆,任务:(1)填空:依据1指的是中点的定义及_;依据2指的是_(2)请将证明过程补充完整(3)善于思考的小虎发现当点P是BC的中点时,BD=CF,请你利用图(2)证明该结论的正确性11(2023山东日照统考中考真题)在探究“四点共圆的条件”的数学活动课上,小霞小组通过探究得出:在平面内,一组对角互补的四边形的四个顶点共圆请应用此结论解决以下问题:如图1,ABC中,AB=AC,BAC=(60A
11、DB这与已知条件“ACB=ADB”矛盾,故点D在O外不成立;如图3,若点D在O内,(请同学们补充完整省略的部分证明过程)综上所述,作ABC的外接圆O,点D在O上,即点A,B,C,D四点共圆(1)填空:将材料中依据一、依据二补充完整;依据一: ;依据二: (2)请按照上面的证明思路,写出该证明的剩余部分;(3)填空:如图4,在四边形ABCD中,ABD=ACD,对角线AC,BD交于点E,E为AC中点,若BD=6,BE=4,则AC= 题型02 圆幂定理【模型介绍】相交弦定理、切割线定理和割线定理统称为圆幂定理.1. 相交弦定理:圆内的两条相交弦,被交点分成的两条线段长的积相等.已知图形结论证明过程【
12、基础】在O中,弦AB、CD相交于点PAPDP=BPCP在APB和CPD中1=2(同弧所对圆周角相等) 3=4 APBCPD APCP=BPDP 则APDP=BPCP【进阶】在O中,OP所在直线与O交于M、N两点,r为O的半径BPCP=MPNP=(r-OP)( r+OP)= r2-OP2同上2. 割线定理:从圆外一点引圆的两条割线,这一点到每条割线与圆交点的距离的积相等.已知图形结论证明过程【基础】在O中,弦AB、CD相交于点P,且点P在圆外APBP=CPDP连接AC、BD通过已知条件证明APCDPB APDP=CPBP 则APBP=CPDP(请尝试连接AD,BC自行证明)【进阶】若从圆外一点P
13、引圆的两条割线PAB和PMN,且割线PMN经过圆心,r为O的半径APBP =MPNP=(OP-r)( OP+r)= OP2-r2同上3. 弦切角定理:弦切角的度数等于它所夹的弧所对的圆心角度数的一半,等于它所夹的弧所对的圆周角度数.已知图形结论证明过程线段AB切O于点B,线段BC、CD为O的弦1=2=123连接OB、OD,则4=5线段AB切O于点B 1+4=903+4+5=180 3+24=180又3=222+4=90 1=2 则1=2=1234. 切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项.已知图形结论证明过程如图,线段ADC是O的一条割线,AB
14、是O的一条切线,切点为点BAB2=ADAC1=2(弦切角定理模型),A=AABDACB ABAC=ADAB 则AB2=ADAC1)切割线定理14(2023上山西吕梁九年级校考期末)阅读与思考:阅读下列材料,并完成相应的任务米勒定理米勒(1436-1476)是德国的数学家,是欧洲最有影响的数学家之一,米勒发表的三角全书,是使得三角学在欧洲取得独立地位的第一部系统性著作下面是米勒定理(又称切割线定理)的证明过程已知:如图1,PA与O相切于点A,PB与O相交于点B,C求证:PA2=PBPC证明:如图2,连接AC,OA,OCPA为O的切线,OAPA,1+2=90OA=OC,2=3O+2+3=180,O
15、+22=180AC=AC,O=2B,2B+22=180,B+2=90,1=B,任务:(1)请完成剩余的证明过程(2)应用:如图3,PA是O的切线,PC经过O的圆心O,且PB=OB=2,割线PDE交O于点D,E,PE=5,求PD的长15(2022广东深圳深圳市宝安中学(集团)校考三模)弗朗索瓦韦达是十六世纪法国最杰出的数学家之一,最早提出“切割线定理”(圆幂定理之一),指的是从圆外一点引圆的切线和割线,则切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项,下面紧跟着圆的切线作图的思路尝试证明与运用(1)作图(保留作图痕迹):已知AB是圆O的直径,点P是BA延长线上的一点,作线段OP的中垂线MN交O
16、P于点Q;以Q为圆心,PQ为半径作圆,交圆O于点E、F;连接PE和PF;试说明PE是圆O切线的理由(2)计算:若圆O半径OB=4,PB=14,尝试证明“切割线定理”并计算出PE的长度16(2022河南驻马店校联考三模)复习巩固切线:直线和圆只有一个公共点,这时这条直线和圆相切,我们把这条直线叫做圆的切线,这个点叫做切点.如图1,直线l1为O的切线割线:直线和圆有两个公共点,这时这条直线和圆相交,我们把这条直线叫做圆的割线.如图1,直线l2为O的割线切线长:过圆外一点作圆的切线,这点和切点之间线段的长,叫做这点到圆的切线长.阅读材料几何原本是古希腊数学家欧几里得所普的一部数学著作.它是欧洲数学的
17、基础,总结了平面几何五大公设,被广泛地认为是历史上学习数学几何部分最成功的教科书其中第三卷命题36一2圆幂定理(切割线定理)内容如下:切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项.为了说明材料中定理的正确性,需要对其进行证明,下面已经写了不完整的“已知”和“求证”,请补充完整,并写出证明过程已知:如图2,A是O外一点,求证:提示辅助线可先考虑作O的直径DE17(2021河南新乡河南师大附中校考三模)圆幂定理是平面几何中最重要的定理之一,它包含了相交弦定理、切割线定理、割线定理以及它们推论,其中切割线定理的内容是:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这
18、点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项喜欢思考的天天在了解这个定理之后尝试给出证明,下面是他的部分证明过程:已知;如图,点P为O外一点,切线PA与圆相切于点A,割线PBC与圆相交于点B、C求证:PA2=PBPC证明:如图,连接AB、AC、BO、AO,PA切O于点A,PAAO,即PAB+BAO=90,阅读以上材料,完成下列问题:(1)请帮助天天补充完成以上证明过程;(2)如图,割线PDE与圆交于点D、E,且PB=BC=4,PE=7,求DE的长18(2023上黑龙江绥化九年级统考期末)如图,O的直径AB垂直于弦CD,过点C的切线与直径AB的延长线相交于点P,连接PD(1)求证:PD是O的切线;(2
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